初中化学沪教版(2024)九年级上册 5.1 二氧化碳的性质与用途 题型专练(原卷版+解析版)

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初中化学沪教版(2024)九年级上册 5.1 二氧化碳的性质与用途 题型专练(原卷版+解析版)

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5.1 二氧化碳的性质与用途
【题型1】二氧化碳的化学性质 1
【题型2】碳酸钙、生石灰、熟石灰之间的转化 7
【题型3】二氧化碳性质的探究 13
【题型4】二氧化碳的物理性质 17
【题型5】二氧化碳的用途 20
【题型1】二氧化碳的化学性质
【典型例题】某化学兴趣小组同学利用如图所示改进装置探究分子运动和二氧化碳的性质。将一瓶二氧化碳气体敞口放置于大烧杯中,约2分钟后取出集气瓶,立即向烧杯中倒入少量澄清石灰水,振荡,观察到澄清石灰水变浑浊。下列说法错误的是(  )
A.澄清石灰水变浑浊是因为生成碳酸钙
B.该实验能证明二氧化碳的密度比空气大
C.该实验能证明分子在不断地运动
D.若2分钟后取出集气瓶,向烧杯中倒入酚酞溶液,则溶液变红
【答案】D
【解析】澄清石灰水是氢氧化钙的水溶液,二氧化碳和氢氧化钙生成碳酸钙和水,A正确;若二氧化碳的密度比空气小,取出集气瓶后,烧杯内二氧化碳会逸出,大烧杯内不会存在二氧化碳,不能让澄清石灰水变浑浊,B正确;分子在不断地运动,部分二氧化碳会从敞口集气瓶中进入到大烧杯中,烧杯中加入澄清石灰水变浑浊,C正确;烧杯中二氧化碳遇水生成碳酸,碳酸显酸性,能使石蕊试液变红色,酸不能让酚酞变红,故D错误。
【举一反三1】SO2能使澄清石灰水变浑浊。用如图装置研究炭粉与浓硫酸反应的产物。下列说法不正确的是(  )
A.装置②用于检验混合气体中是否有H2O
B.装置③中溶液颜色变浅,说明反应产物中有SO2
C.装置④中澄清石灰水变浑浊,说明反应产物中有CO2
D.装置③、④互换位置,不影响CO2和SO2的检验
【答案】D
【解析】无水硫酸铜遇水变蓝色,装置②用于检验混合气体中是否有H2O,A正确。
高锰酸钾溶液具有强氧化性,二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色,装置③中溶液颜色变浅,说明反应产物中有SO2,B正确。
二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊,装置③、④互换位置,影响CO2和SO2的检验,D错误。
【举一反三2】如图所示,集气瓶中充满二氧化碳,大烧杯中有两支位置高低不同的燃着的蜡烛,实验时打开止水夹,移开玻璃片。下列说法不正确的是(  )
A.将观察到低处的蜡烛先熄灭
B.不移开玻璃片,实验现象更明显
C.蜡烛会熄灭,是因为二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧
D.去掉烧杯中的一支蜡烛,也能得出同样的实验结论
【答案】B
【解析】二氧化碳不燃烧也不支持燃烧,密度大于空气,所以可以观察到低处的蜡烛先熄灭,A不符合题意;不移开玻璃片,气压不流通会影响二氧化碳进入到烧杯中的速度,进而影响实验结果,B符合题意;蜡烛会熄灭可以得出二氧化碳不燃烧也不支持燃烧,C不符合题意;打开止水夹,二氧化碳从集气瓶中进入烧杯,说明二氧化碳的密度比空气大,观察到烧杯中的蜡烛熄灭,说明二氧化碳不燃烧也不支持燃烧,故去掉烧杯中的一支蜡烛,也能得出同样的实验结论,D不符合题意。
【举一反三3】长期盛放澄清石灰水的试剂瓶内壁往往附着一层白色固体,其形成的过程用化学方程式表示为             .
【答案】CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O。
【解析】石灰水中的溶质是氢氧化钙,能与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙和水;碳酸钙是一种不溶于水的白色固体,故瓶中常形成一层白色固体,反应的化学方程式为:CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O.
故答案为:CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O.
【举一反三4】某化学兴趣小组以“探究蜡烛燃烧的奥秘”为主题开展项目式学习。
任务一:蜡烛(主要成分为石蜡)燃烧产生火焰的根本原因是什么?
[查阅资料]
(1)通过上表中石蜡、铁、钠的数据对比,你认为物质燃烧时,什么情况下能产生火焰     。
(2)根据硫在空气或氧气中燃烧的实验事实,请你推测硫沸点     硫燃烧时的温度(填“>”或“<”)。
任务二:探究蜡烛燃烧的产物
[查阅资料]
a.蓝色无水氯化钴遇水会变红色;
b.过滤泵可以使蜡烛燃烧产物顺着仪器连接方向飘动。
将蜡烛燃烧产物分别通过无水氯化钴试纸和澄清石灰水(如图)。
(3)实验中蓝色无水氯化钴会变红色,B装置增重0.9g,则燃烧的石蜡中氢元素质量至少为
    g。
(4)C装置中石灰水变浑浊,则反应的化学方程式为     。
(5)有同学认为实验中也将空气中的水蒸气和二氧化碳吸入,得出的结论不科学,你认为还应增加的实验是     。
任务三:探究高低蜡烛熄灭顺序(如图)
(6)该兴趣小组同学做了两组实验。一组是将一瓶二氧化碳缓缓倒入放有两支高低不同燃着的蜡烛的烧杯里(如图甲);另一组是用烧杯罩住两支高低不同的燃着的蜡烛(如图乙)。甲图实验中低处蜡烛的火焰先熄灭,高处蜡烛的火焰后熄灭。由此可证明CO2的物理性质是     。
乙图实验中高处蜡烛的火焰先熄灭,低处蜡烛的火焰后熄灭。面对这一异常现象,小组同学又展开了如下探究:
[提出问题]为什么高处的蜡烛先熄灭?
[猜想假设]
猜想1:高处的蜡烛先熄灭是因为烧杯上层二氧化碳的浓度较高。
猜想2:高处的蜡烛先熄灭是因为烧杯上层氧气的浓度不足。
(7)为了验证猜想1,小组同学收集一瓶二氧化碳与氧气的混合气体,两种气体所占体积分数分别为80%和20%,将燃着的小蜡烛伸入该混合气体中,发现蜡烛正常燃烧,从而证明猜想1     (填“合理”或“不合理”)。
为了验证猜想2,小组同学设计并实施了下列实验。
[实验数据]
Ⅰ.不同高度蜡烛的熄灭时间:
Ⅱ.不同位置传感器测得的相应数据如图:
[解释与结论]
(8)请结合图中二氧化碳和氧气含量相关数据及变化趋势解释说明高处蜡烛先熄灭的原因:     。(图中二氧化碳浓度最高时换算为体积分数约为0.23%)
[反思与评价]
(9)本实验同时也证明了火灾发生时“要往低处逃生”是合理的,结合传感器数据分析其依据是     。
【答案】(1)物质燃烧时的温度大于沸点时能产生火焰
(2)<
(3)0.1
(4)CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
(5)搭建另一组同样的仪器,但在开动过滤泵之后不点燃蜡烛,观察需要多久才能产生试纸变色及石灰水变浑浊的现象
(6)二氧化碳的密度比空气大
(7)不合理
(8)高处蜡烛熄灭时a处氧气的含量小于低处蜡烛熄灭时c处氧气的含量
(9)低处温度较低,二氧化碳含量较低,氧气含量较高
【解析】(1)通过表中石蜡、铁的数据对比可知,石蜡燃烧时的温度高于沸点,燃烧产生火焰,铁燃烧时温度低于沸点,燃烧不产生火焰,说明物质燃烧时的温度大于沸点时能产生火焰。
(2)根据硫在空气或氧气中燃烧的实验事实,即硫燃烧产生火焰,则硫沸点<硫燃烧时的温度。
(3)实验中蓝色无水氯化钴会变红色,B装置增重0.9g,说明水的质量为0.9g,根据质量守恒定律化学反应前后元素的质量不变,则燃烧的石蜡中氢元素质量至少为0.9g××100%=0.1g。
(4)C装置中石灰水变浑浊,原因是二氧化碳和澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。
(5)有同学认为实验中也将空气中的水蒸气和二氧化碳吸入,得出的结论不科学,需要排除空气中的水蒸气和二氧化碳的影响,则还应增加的实验是搭建另一组同样的仪器,但在开动过滤泵之后不点燃蜡烛,观察需要多久才能产生试纸变色及石灰水变浑浊的现象。
(7)小组同学收集一瓶二氧化碳与氧气的混合气体,两种气体所占体积分数分别为80%和20%,将燃着的小蜡烛伸入该混合气体中,发现蜡烛正常燃烧,从而证明猜想1不合理。
(8)通过以上实验可推测猜想2是正确的,说明高处的蜡烛先熄灭是因为烧杯上层氧气的浓度不足,则结合图中二氧化碳和氧气含量相关数据及变化趋势解释说明高处蜡烛先熄灭的原因是高处蜡烛熄灭时a处氧气的含量小于低处蜡烛熄灭时c处氧气的含量。
【题型2】碳酸钙、生石灰、熟石灰之间的转化
【典型例题】明朝于谦托物言志创作《石灰吟》,这首诗字面上描述了石灰的煅炼过程:“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。粉身碎骨浑不怕,要留清白在人间。”有关诗句内容化学理解说法不合理的是(  )
A.“千锤万凿出深山”是物理变化
B.“烈火焚烧若等闲”是石灰石的高温分解反应
C.“粉身碎骨浑不怕”是生石灰溶于水转化为熟石灰的过程
D.“要留清白在人间”的“白色”物质是指熟石灰
【答案】D
【解析】千锤万凿出深山,是开采石灰石,没有新物质生成,属于物理变化,故A正确;“烈火焚烧若等闲”,发生的是碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳,属于分解反应,故B正确;粉骨碎身浑不怕,发生的是氧化钙(0俗称生石灰)与水反应生成氢氧化钙(俗称熟石灰),是是生石灰溶于水转化为熟石灰的过程,故C正确;要留清白在人间,发生的是氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水,“白色”物质是指碳酸钙,故D错误。
【举一反三1】有A、B、C三种常见物质的相互转化如图,则不正确的是(  )
A.若A是过氧化氢,则B可以是水或者氧气
B.若A是碳,则B可以是CO或CO2
C.若C是水,则A可以是氧气或二氧化碳
D.若A、B、C都含钙元素,则A、B、C依次为碳酸钙、氧化钙和氢氧化钙
【答案】D
【解析】过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气,氧气和氢气点燃会生成水,水通电会生成氢气和氧气,A正确;碳和氧气点燃生成二氧化碳和一氧化碳,一氧化碳和二氧化碳可以相互转化,B正确;若C是水,则A可以是氧气或二氧化碳,氧气和氢气点燃生成水,氧气转化成金属氧化物,金属氧化物和氢气反应生成水;二氧化碳和碱反应转化成水,二氧化碳会转化成碳酸,碳酸分解生成水,C正确;若A、B、C都含钙元素,则A、B、C依次为碳酸钙、氧化钙和氢氧化钙,碳酸钙不会转化成氢氧化钙,D错误。
【举一反三2】CO2含量升高使全球气候问题日趋严重.如图为CO2参与的一种“碳转化”.
(1)燃料燃烧是产生二氧化碳的主要途径.甲烷燃烧的化学方程式为____________________。
(2)CO2和H2在催化剂和加热条件下,可以转化为化工原料乙烯(C2H4),请将该反应的化学方程式补充完整:2CO2+6H2C2H4+4__________。
(3)与氢氧化钙反应,CO2可转化为碳酸钙,反应的化学方程式为____________________。
【答案】(1)CH4+2O2CO2+2H2O
(2)H2O
(3)Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O
【解析】(1)甲烷燃烧生成二氧化碳和水,反应的化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O。(2)由质量守恒定律:反应前后,原子种类、数目均不变,由反应的化学方程式,反应前碳、氢、氧原子个数分别为2、12、4,反应后的生成物中碳、氢、氧原子个数分别为2、4、0,根据反应前后原子种类、数目不变,则4个分子中含有8个氢原子和4个氧原子,则每个X分子由2个氢原子和1个氧原子构成,则该物质的化学式为H2O。(3)二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,反应的化学方程式为:Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O。
【举一反三3】“轻钙”是一种颗粒极细、纯度很高的碳酸钙粉末,有广泛的用途,如用来制作钙片、钙盐等.我市某轻钙厂用当地丰富的石灰石,通过如下流程制“轻钙”:
(1)碳酸钙中钙元素的质量分数是       ,食盐中添加碳酸钙有助于防止人体缺钙引起的     (填“骨骼疏松症”或“贫血病”)。
(2)石灰石经高温转化为A和B,该反应属于      (填基本反应类型)。
(3)沉淀池中得到的块状残渣可能含有未烧透的石灰石.技术人员用盐酸进行检验,观察到          ,证明残渣中含有石灰石。
(4)工厂技术人员提出,利用碳酸钠代替二氧化碳与氢氧化钙反应,在生成碳酸钙的同时还可得到氢氧化钠(一种重要的碱),反应的原理是Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH.请通过计算求:利用这种方法生产50t碳酸钙时,能得到氢氧化钠的质量是多少?
【答案】(1)40 骨骼疏松症  (2)分解反应  (3)有气泡冒出
(4)解:设得到氢氧化钠的质量为 x。
Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH
100    80
50 t    x

x=40 t
答:能得到氢氧化钠的质量为40 t。
【解析】(1)碳酸钙中钙元素的质量分数为:×100%=40%;钙元素有助于骨骼的生长,故食盐中添加碳酸钙有助于防止人体缺钙引起的骨骼疏松症,而贫血是缺铁引起的;(2)碳酸钙在高温下产生氧化钙和水,是一种物质生成两种物质的分解反应;(3)碳酸钙和盐酸反应产生二氧化碳,故会观察到有气泡产生。
【举一反三4】在上化学课的时候,老师取出一瓶装满生石灰的塑料试剂瓶,发现试剂瓶已经膨胀破裂(如图),学生对此产生疑问,这瓶生石灰还能用吗?有没有变质?于是老师说我们不妨做实验验证一下。
[提出问题]这瓶试剂是否变质?其成分是什么?
[猜想与假设]
猜想一:全部是CaO
猜想二:CaO和Ca(OH)2的混合物
猜想三:CaO、Ca(OH)2、CaCO3的混合物
猜想四:CaO和CaCO3的混合物
猜想五:全部是Ca(OH)2
猜想六:Ca(OH)2、CaCO3的混合物
猜想七:全部是CaCO3
[查阅资料]
ⅰ.氢氧化钙能与二氧化碳反应。
ⅱ.氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙都能与稀盐酸反应,氧化钙与盐酸反应生成氯化钙和水,氢氧化钙与盐酸反应也生成氯化钙和水。
[实验探究]
(1)取部分该固体粉末于试管中,加水后无放热现象。说明猜想___________不成立。
(2)继续向试管中滴加足量稀盐酸,有气泡出现,说明该粉末中含有___________。
(3)为了进一步确定该粉末中有无其他成分,小米同学设计了以下方案:
(4)此方案可能发生的化学方程式为____________________________________________。
[拓展迁移]
(5)同学们反思了生石灰变质的原因,认识到实验室保管氧化钙应注意_________________。
【答案】(1)一、二、三、四
(2)碳酸钙
(3)二氧化碳  溶液变浑浊  六
(4)Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
(5)在干燥处密封保存
【解析】(1)氧化钙与水反应会放出热量,若无放热现象,则说明固体中不含氧化钙,则猜想一、二、三、四均不正确;(2)碳酸钙能与盐酸反应生成二氧化碳气体,则有气泡出现,说明该粉末中含有碳酸钙;(3)二氧化碳能使氢氧化钙溶液变浑浊,则可向滤液中通入二氧化碳,若溶液变浑浊,则说明还含有氢氧化钙,即猜想六正确;(4)二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,化学方程式为Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O;(5)生石灰与水反应会变质,则保管氧化钙时,应在干燥处密封保存。
【举一反三5】石灰石是一种常用的建筑材料,为了探究石灰石完全灼烧后得到的固体成分,同学们展开了探究。请根据资料提示,回答下列问题:
[资料提示]a.石灰石的主要成分为碳酸钙,碳酸钙高温灼烧可分解为氧化钙和二氧化碳;b.氧化钙能与水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙的水溶液俗称澄清石灰水。
(1)酒精灯是实验室常用的加热仪器,酒精灯的_______(填“外焰”“内焰”或“焰心”)温度最高,原因是______________;熄灭酒精灯的方法是______________。
(2)检验灼烧过程中产生的新物质。
①根据资料提示可判断:石灰石灼烧后的固体中含有氧化钙。
②设计实验方案进行验证。
(3)若石灰石不完全灼烧,则此时的固体成分至少有______________。
【答案】(1)外焰  外焰处酒精和氧气充分接触  利用灯帽盖灭
(2)变浑浊  氧化钙+水→氢氧化钙
(3)氧化钙和碳酸钙
【解析】(1)酒精灯是实验室常用的加热仪器,酒精灯的外焰温度最高,原因是外焰处酒精和氧气充分接触,熄灭酒精灯的方法是利用灯帽盖灭。(2)取少量上层澄清的液体置于试管中,向其中通入二氧化碳,液体变浑浊,是因为二氧化碳和氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水。氧化钙和水反应生成氢氧化钙,反应的文字表达式:氧化钙+水→氢氧化钙。
(3)若石灰石灼烧不完全,则此时的固体成分至少有氧化钙和碳酸钙。
【题型3】二氧化碳性质的探究
【典型例题】为探究二氧化碳的性质设计了如下图所示的实验装置。下列说法正确的是(  )
A.两支蜡烛同时熄灭,可证明二氧化碳不支持燃烧
B.对比两朵石蕊纸花变色的现象可得出CO2能与水反应
C.用热吹风机烘干湿润的石蕊纸花,纸花颜色不变
D. 向塑料瓶中倒入澄清石灰水,发生反应的化学方程式为: CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
【答案】B
【解析】现象应该是低蜡烛先熄灭,高蜡烛后熄灭,因为二氧化碳不可燃也不支持燃烧,密度比空气的大;干燥的紫色石蕊纸花不变红,湿润的紫色石蕊纸花变红,说明二氧化碳与水能反应生成酸性物质;用热吹风机烘干湿润的石蕊纸花,纸花从红色变为紫色,因为碳酸不稳定,易分解;向塑料瓶中倒入澄清石灰水、澄清石灰水变浑浊,二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和水,化学方程式为 CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O。
【举一反三1】如图所示有关二氧化碳的实验中,只能证明二氧化碳物理性质的是(  )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】二氧化碳密度大,聚集在烧杯底部,又因为二氧化碳不燃烧也不支持燃烧,所以下方的蜡烛先灭,既有二氧化碳的化学性质,也有二氧化碳的物理性质;二氧化碳可以像倒水一样倾倒,说明其密度比空气的大,只能证明二氧化碳的物理性质;二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸显酸性,使紫色石蕊溶液变红,验证了二氧化碳的化学性质;二氧化碳可溶于水,且二氧化碳与氢氧化钙溶液反应产生白色沉淀,有证明二氧化碳的化学性质。
【举一反三2】某兴趣小组用图示装置探究CO2的性质,下列说法不正确的是(  )
A.1号和3号纸花不变色,2号和4号纸花变色
B.上端燃着的木条先熄灭,下端燃着的木条后熄灭
C.对比3号和4号的现象可知,CO2与水发生化学反应
D.对比2号和4号的现象可知,CO2的密度比空气大
【答案】B
【解析】二氧化碳和水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊变红,而二氧化碳本身不能使紫色石蕊变色,则可观察到1号和3号纸花不变色,2号和4号纸花变色;二氧化碳密度比空气大,不可燃也不支持燃烧,则可观察到下端燃着的木条先熄灭,上端燃着的木条后熄灭;对比1号和2号,或3号和4号,干燥紫色石蕊纸花不变色,湿润紫色石蕊纸花变红色,则可知二氧化碳能和水发生化学反应生成碳酸,能使紫色石蕊变红色;二氧化碳和水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊变红,4号比2号先变红,能说明CO2密度比空气大。
【举一反三3】某同学利用如图装置探究二氧化碳的相关性质。集气瓶中的现象是        ,烧杯中的蜡烛由低到高依次熄灭,体现了二氧化碳的化学性质是          。
【答案】干燥的石蕊纸花a不变色,湿润的石蕊纸花b变红 二氧化碳既不能燃烧,也不支持燃烧
【解析】二氧化碳能与水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊溶液变红,而干燥的二氧化碳不能使紫色石蕊溶液变红,所以集气瓶中干燥的石蕊纸花a不变色,湿润的石蕊纸花b变红;烧杯中的蜡烛由低到高依次熄灭,说明二氧化碳既不能燃烧,也不支持燃烧,这是二氧化碳的化学性质;同时也能说明二氧化碳的密度比空气大,这是二氧化碳的物理性质。
【举一反三4】实验是进行科学探究的重要方式。请根据下图回答问题。
(1)用图A所示装置在空气中点燃氢气,产生     的火焰,烧杯内壁有     。
(2)用图B所示装置,将二氯化碳缓缓通入竖直放置的玻璃管中能观察到    (填“甲”或“乙”)燃着的木条先熄灭。通过此现象可得出二氯化碳的性质     。
(3)用图C所示装置,向充满二氧化碳且气密性良好的软塑料瓶中,加入体积约为塑料瓶容积1/3的蒸馏水,旋紧瓶盖后充分振荡,观察到    现象,说明二氯化碳能溶于水。
(4)用图D所示装置挤压滴管的胶帽,使澄清石灰水滴入烧瓶,振荡烧瓶,观察到的现象为     ,石灰水变浑浊。烧瓶中主要发生反应的文字表达式为      。
【答案】(1)淡蓝色 水珠出现
(2)乙 二氧化碳密度比空气大,不燃烧也不支持燃烧
(3)软塑料瓶变瘪
(4)气球胀大 
【解析】(2)因为二氧化碳密度比空气大,不燃烧也不支持燃烧 ,所以将二氧化碳缓缓通入竖直放置的玻璃管中,处于下方的(乙处)燃着的木条先熄灭。
(3)向充满二氧化碳且气密性良好的软塑料瓶中,加入体积约为塑料瓶容积1/3的蒸馏水,旋紧瓶盖后充分振荡,由于二氧化碳能溶于水,瓶内气体减少,压强减小,所以会观察到软塑料瓶变瘪现象。
(4)挤压滴管的胶帽,使澄清石灰水滴入烧瓶,二氧化碳与氢氧化钙反应,瓶内二氧化碳气体减少,压强减小,外界空气进入气球,使气球胀大,同时石灰水变浑浊。
【举一反三5】用如图装置研究CO2的性质。
(1)观察到蜡烛由低到高依次熄灭,由此得出的结论是      。
(2)观察到干燥石蕊纸花不变色,湿润石蕊纸花变红。纸花变红的原因是    。
【答案】(1)二氧化碳密度比空气大,不燃烧且不支持燃烧
(2)二氧化碳和水反应生成碳酸,碳酸使紫色石蕊变红色
【题型4】二氧化碳的物理性质
【典型例题】如图,杠杆已调至平衡。向集气瓶内缓慢通入一定量的CO2气体,稍后再倒入Ca(OH)2溶液(液面不接触乒乓球)。下列说法正确的是(  )
A.通入CO2气体后,左端乒乓球下降
B.整个过程中乒乓球位置始终没有变化
C.倒入足量Ca(OH)2溶液后,杠杆逐渐恢复原状
D.其他条件不变,将CO2换成H2会产生同样现象
【答案】C
【解析】通入CO2气体后,二氧化碳的密度比空气的大,左端乒乓球收到的浮力增大,左端乒乓球上升;整个过程中乒乓球位置会发生变化,通入CO2气体后,二氧化碳的密度比空气的大,左端乒乓球上升,稍后再倒入Ca(OH)2溶液,二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,二氧化碳被吸收,杠杆逐渐恢复平衡;倒入Ca(OH)2溶液后,二氧化碳被吸收,左侧瓶中的气体恢复为空气,杠杆逐渐恢复原状;其他条件不变,氢气的密度比空气的小,不与氢氧化钙溶液反应,将CO2换成H2不会产生同样现象。
【举一反三1】下列关于二氧化碳的叙述错误的是(  )
A.相同条件下密度比空气大
B.不易溶于水
C.通常条件下是无色无味的气体
D.干冰易升华吸热
【答案】B
【解析】二氧化碳能溶于水。
【举一反三2】下列实验方案不能达到实验目的的是(  )
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】红磷本身是固体,能在空气中燃烧,生成五氧化二磷固体,没有生成新的气体,导致集气瓶中气压减小,可探究空气中O2含量,A实验方案能达到实验目的;要验证二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂,需要验证二氧化锰加快了过氧化氢的分解速率,同时还要验证反应前后二氧化锰的质量和化学性质不变,该实验只验证了二氧化锰加快了过氧化氢的分解速率,B实验方案不能达到实验目的;铜粉在密闭容器中加热生成氧化铜,没有气体逸出,反应前后容器中物质的总质量不变,能直接用于验证质量守恒定律,C实验方案能达到实验目的;图中实验,软塑料瓶变瘪了,是因为二氧化碳能溶于水,使瓶内压强减小,可验证CO2能溶于水,D实验方案能达到实验目的。
【举一反三3】化学是一门以实验为基础的学科,请根据下图所示实验回答问题。
(1)实验甲中红磷燃烧的现象为    ;实验结束后,打开弹簧夹,观察到烧杯中的水倒流入集气瓶,集气瓶内水平面上升约    。
(2)实验乙是验证质量守恒定律的实验,实验中观察到气球的变化是    ,实验时若取用红磷量不足,对实验的结果    (选填“有”或“没有”)影响。
(3)实验丙中,观察到    ,说明的密度比空气    (选填“大”或“小”)。
【答案】(1)产生大量白烟,放热 五分之一
(2)先变大再变小 没有
(3)气球飘起 大
【解析】(2)红磷燃烧放热,锥形瓶中空气膨胀,气球鼓起,冷却后,因为红磷燃烧消耗了瓶中的氧气,生成了P2O5固体,使锥形瓶内气体体积减小,压强变小,气球变瘪,故观察到气球的变化是先变大后变小;若取用红磷的量不足,对实验的结果没有影响,因为无论红磷是否完全反应,天平都保持平衡;
(3)实验丙中,向盛有空气的气球周围通入二氧化碳后,观察到气球飘起,说明二氧化碳的密度比空气大。
【举一反三4】常温常压下,1体积水最多能溶解0.7体积二氧化碳。如图甲所示,用烧瓶收集一瓶二氧化碳气体,连接压强传感器和一只装有20mL蒸馏水的注射器,迅速将注射器里的蒸馏水全部压入烧瓶中,测得压强变化曲线如图乙所示。
(1)BC段压强上升的原因是什么?
(2)CD段压强缓慢减小,之后进行了什么操作后,看到DE段压强明显减小?
(3)最终F点压强大于B点,请解释原因。
【答案】(1)迅速将注射器里的20mL蒸馏水全部压入烧瓶中,在这一瞬间,烧瓶内的气体被压缩,气体体积迅速减小,压强迅速上升
(2)振荡烧瓶
(3)常温常压下,1体积水最多能溶解0.7体积二氧化碳,加入的水无法把二氧化碳溶解完,使得加入水的体积大于溶解二氧化碳的体积,导致压强比刚开始的压强大
【解析】(2)CD段压强缓慢减小,是因为二氧化碳逐渐溶解在水中,使瓶内气体的量减少,压强缓慢下降,之后要使DE段压强明显减小,是因为振荡了烧瓶,振荡加快了二氧化碳在水中的溶解速率,使得更多的二氧化碳快速溶解在水中,瓶内气体的量进一步快速减少,从而导致压强明显减小。
【题型5】二氧化碳的用途
【典型例题】物质的用途由性质决定,下列关于因果关系的判断不正确的是(  )
A.氧气具有助燃性——可作燃料
B.活性炭具有吸附性——可放在汽车内除异味
C.干冰升华吸热——用作制冷剂
D.稀有气体通电时发出不同颜色的光——用于制作霓虹灯
【答案】A
【解析】氧气能支持燃烧,不具有可燃性,不可用作燃料,故A错误;活性炭具有吸附性,能吸附异味和色素,可放在汽车内除异味,故B正确;干冰升华时能吸收大量的热,可用于制冷剂,故C正确;稀有气体在通电能发出不同颜色的光,可用于霓虹灯,故D正确。
【举一反三1】化学课上,老师出了一个谜语:“她营造了云雾缭绕的仙境,她驱散了炎炎夏日的暑气,她奋不顾身扑向烈火,她带给大地勃勃生机……”谜语中所指的气体是(  )
A.氧气 B.二氧化碳 C.氮气 D.稀有气体
【答案】B
【举一反三2】二氧化碳是我们熟悉的气体之一,是绿色植物进行光合作用的原料之一,小美同学查阅到有关二氧化碳气体的资料如下:
①二氧化碳是一种无色无味的气体,密度比空气大;②镁条在二氧化碳中燃烧时,冒黑烟,发光,生成白色固体,③二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,④二氧化碳可用于灭火、人工增雨等。
以上叙述中:    是物理性质;    是化学性质;    是现象;    是用途。(均填序号)
【答案】① ③ ② ④
【解析】①二氧化碳是一种无色、无味的气体,密度比空气大,这些性质不需要通过化学变化表现出来,属于物理性质;②点燃镁条,镁条在二氧化碳中燃烧,冒黑烟、发光、生成白色固体属于实验现象;③二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,需要通过化学变化表现出来,属于化学性质;④二氧化碳可用于灭火、人工增雨等属于二氧化碳的用途。
【举一反三3】阅读短文,回答下列问题。
向天借“甘霖”
  人工增雨是缓解旱情的有效手段。要想实现人工增雨,首先得有合适的云层。一般来说,当云的厚度超过两千米、面积达到几十平方千米时,就具备了人工增雨的基本条件,晴空万里是不能实施人工增雨的。人工增雨一般采用飞机、火箭弹等,将碘化银(AgI)、干冰、液氮等增雨剂播撒在云层中,使水滴增大到一定程度,降落到地面,形成降水。简单来说就是通过人工干预的方法使水蒸气凝结成雨,其本质是对自然界降雨的必要条件进行补充。
  增雨剂中的碘化银有轻微毒性,但人工增雨所播撒的碘化银浓度极其微小,作业区域内水体或土壤中的浓度远低于世界卫生组织规定的浓度,因此,人工增雨不会污染环境。
(1)碘化银中碘元素的化合价是    。
(2)干冰用于人工增雨的原理是    。
(3)人工增雨不会污染环境,原因是    。
【答案】(1)-1
(2)干冰升华吸热,使周围温度降低,水蒸气遇冷液化成小水滴
(3)人工增雨所播撒的碘化银浓度极其微小,作业区域内水体或土壤中的浓度远低于世界卫生组织规定的浓度
【解析】(1)根据化合物中各元素正负化合价代数和为零的原则,在碘化银(AgI)中,银元素显+1价,设碘元素的化合价为x,则,即碘元素的化合价为-1价;
(2)干冰是固态二氧化碳,干冰用于人工增雨的原理是:干冰升华时吸收大量的热,使周围温度降低,水蒸气遇冷液化成小水滴,从而形成降水。5.1 二氧化碳的性质与用途
【题型1】二氧化碳的化学性质 1
【题型2】碳酸钙、生石灰、熟石灰之间的转化 5
【题型3】二氧化碳性质的探究 8
【题型4】二氧化碳的物理性质 11
【题型5】二氧化碳的用途 13
【题型1】二氧化碳的化学性质
【典型例题】某化学兴趣小组同学利用如图所示改进装置探究分子运动和二氧化碳的性质。将一瓶二氧化碳气体敞口放置于大烧杯中,约2分钟后取出集气瓶,立即向烧杯中倒入少量澄清石灰水,振荡,观察到澄清石灰水变浑浊。下列说法错误的是(  )
A.澄清石灰水变浑浊是因为生成碳酸钙
B.该实验能证明二氧化碳的密度比空气大
C.该实验能证明分子在不断地运动
D.若2分钟后取出集气瓶,向烧杯中倒入酚酞溶液,则溶液变红
【举一反三1】SO2能使澄清石灰水变浑浊。用如图装置研究炭粉与浓硫酸反应的产物。下列说法不正确的是(  )
A.装置②用于检验混合气体中是否有H2O
B.装置③中溶液颜色变浅,说明反应产物中有SO2
C.装置④中澄清石灰水变浑浊,说明反应产物中有CO2
D.装置③、④互换位置,不影响CO2和SO2的检验
【举一反三2】如图所示,集气瓶中充满二氧化碳,大烧杯中有两支位置高低不同的燃着的蜡烛,实验时打开止水夹,移开玻璃片。下列说法不正确的是(  )
A.将观察到低处的蜡烛先熄灭
B.不移开玻璃片,实验现象更明显
C.蜡烛会熄灭,是因为二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧
D.去掉烧杯中的一支蜡烛,也能得出同样的实验结论
【举一反三3】长期盛放澄清石灰水的试剂瓶内壁往往附着一层白色固体,其形成的过程用化学方程式表示为             .
【举一反三4】某化学兴趣小组以“探究蜡烛燃烧的奥秘”为主题开展项目式学习。
任务一:蜡烛(主要成分为石蜡)燃烧产生火焰的根本原因是什么?
[查阅资料]
(1)通过上表中石蜡、铁、钠的数据对比,你认为物质燃烧时,什么情况下能产生火焰     。
(2)根据硫在空气或氧气中燃烧的实验事实,请你推测硫沸点     硫燃烧时的温度(填“>”或“<”)。
任务二:探究蜡烛燃烧的产物
[查阅资料]
a.蓝色无水氯化钴遇水会变红色;
b.过滤泵可以使蜡烛燃烧产物顺着仪器连接方向飘动。
将蜡烛燃烧产物分别通过无水氯化钴试纸和澄清石灰水(如图)。
(3)实验中蓝色无水氯化钴会变红色,B装置增重0.9g,则燃烧的石蜡中氢元素质量至少为
    g。
(4)C装置中石灰水变浑浊,则反应的化学方程式为     。
(5)有同学认为实验中也将空气中的水蒸气和二氧化碳吸入,得出的结论不科学,你认为还应增加的实验是     。
任务三:探究高低蜡烛熄灭顺序(如图)
(6)该兴趣小组同学做了两组实验。一组是将一瓶二氧化碳缓缓倒入放有两支高低不同燃着的蜡烛的烧杯里(如图甲);另一组是用烧杯罩住两支高低不同的燃着的蜡烛(如图乙)。甲图实验中低处蜡烛的火焰先熄灭,高处蜡烛的火焰后熄灭。由此可证明CO2的物理性质是     。
乙图实验中高处蜡烛的火焰先熄灭,低处蜡烛的火焰后熄灭。面对这一异常现象,小组同学又展开了如下探究:
[提出问题]为什么高处的蜡烛先熄灭?
[猜想假设]
猜想1:高处的蜡烛先熄灭是因为烧杯上层二氧化碳的浓度较高。
猜想2:高处的蜡烛先熄灭是因为烧杯上层氧气的浓度不足。
(7)为了验证猜想1,小组同学收集一瓶二氧化碳与氧气的混合气体,两种气体所占体积分数分别为80%和20%,将燃着的小蜡烛伸入该混合气体中,发现蜡烛正常燃烧,从而证明猜想1     (填“合理”或“不合理”)。
为了验证猜想2,小组同学设计并实施了下列实验。
[实验数据]
Ⅰ.不同高度蜡烛的熄灭时间:
Ⅱ.不同位置传感器测得的相应数据如图:
[解释与结论]
(8)请结合图中二氧化碳和氧气含量相关数据及变化趋势解释说明高处蜡烛先熄灭的原因:     。(图中二氧化碳浓度最高时换算为体积分数约为0.23%)
[反思与评价]
(9)本实验同时也证明了火灾发生时“要往低处逃生”是合理的,结合传感器数据分析其依据是     。
【题型2】碳酸钙、生石灰、熟石灰之间的转化
【典型例题】明朝于谦托物言志创作《石灰吟》,这首诗字面上描述了石灰的煅炼过程:“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。粉身碎骨浑不怕,要留清白在人间。”有关诗句内容化学理解说法不合理的是(  )
A.“千锤万凿出深山”是物理变化
B.“烈火焚烧若等闲”是石灰石的高温分解反应
C.“粉身碎骨浑不怕”是生石灰溶于水转化为熟石灰的过程
D.“要留清白在人间”的“白色”物质是指熟石灰
【举一反三1】有A、B、C三种常见物质的相互转化如图,则不正确的是(  )
A.若A是过氧化氢,则B可以是水或者氧气
B.若A是碳,则B可以是CO或CO2
C.若C是水,则A可以是氧气或二氧化碳
D.若A、B、C都含钙元素,则A、B、C依次为碳酸钙、氧化钙和氢氧化钙
【举一反三2】CO2含量升高使全球气候问题日趋严重.如图为CO2参与的一种“碳转化”.
(1)燃料燃烧是产生二氧化碳的主要途径.甲烷燃烧的化学方程式为____________________。
(2)CO2和H2在催化剂和加热条件下,可以转化为化工原料乙烯(C2H4),请将该反应的化学方程式补充完整:2CO2+6H2C2H4+4__________。
(3)与氢氧化钙反应,CO2可转化为碳酸钙,反应的化学方程式为____________________。
【举一反三3】“轻钙”是一种颗粒极细、纯度很高的碳酸钙粉末,有广泛的用途,如用来制作钙片、钙盐等.我市某轻钙厂用当地丰富的石灰石,通过如下流程制“轻钙”:
(1)碳酸钙中钙元素的质量分数是       ,食盐中添加碳酸钙有助于防止人体缺钙引起的     (填“骨骼疏松症”或“贫血病”)。
(2)石灰石经高温转化为A和B,该反应属于      (填基本反应类型)。
(3)沉淀池中得到的块状残渣可能含有未烧透的石灰石.技术人员用盐酸进行检验,观察到          ,证明残渣中含有石灰石。
(4)工厂技术人员提出,利用碳酸钠代替二氧化碳与氢氧化钙反应,在生成碳酸钙的同时还可得到氢氧化钠(一种重要的碱),反应的原理是Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH.请通过计算求:利用这种方法生产50t碳酸钙时,能得到氢氧化钠的质量是多少?
【举一反三4】在上化学课的时候,老师取出一瓶装满生石灰的塑料试剂瓶,发现试剂瓶已经膨胀破裂(如图),学生对此产生疑问,这瓶生石灰还能用吗?有没有变质?于是老师说我们不妨做实验验证一下。
[提出问题]这瓶试剂是否变质?其成分是什么?
[猜想与假设]
猜想一:全部是CaO
猜想二:CaO和Ca(OH)2的混合物
猜想三:CaO、Ca(OH)2、CaCO3的混合物
猜想四:CaO和CaCO3的混合物
猜想五:全部是Ca(OH)2
猜想六:Ca(OH)2、CaCO3的混合物
猜想七:全部是CaCO3
[查阅资料]
ⅰ.氢氧化钙能与二氧化碳反应。
ⅱ.氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙都能与稀盐酸反应,氧化钙与盐酸反应生成氯化钙和水,氢氧化钙与盐酸反应也生成氯化钙和水。
[实验探究]
(1)取部分该固体粉末于试管中,加水后无放热现象。说明猜想___________不成立。
(2)继续向试管中滴加足量稀盐酸,有气泡出现,说明该粉末中含有___________。
(3)为了进一步确定该粉末中有无其他成分,小米同学设计了以下方案:
(4)此方案可能发生的化学方程式为____________________________________________。
[拓展迁移]
(5)同学们反思了生石灰变质的原因,认识到实验室保管氧化钙应注意_________________。
【举一反三5】石灰石是一种常用的建筑材料,为了探究石灰石完全灼烧后得到的固体成分,同学们展开了探究。请根据资料提示,回答下列问题:
[资料提示]a.石灰石的主要成分为碳酸钙,碳酸钙高温灼烧可分解为氧化钙和二氧化碳;b.氧化钙能与水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙的水溶液俗称澄清石灰水。
(1)酒精灯是实验室常用的加热仪器,酒精灯的_______(填“外焰”“内焰”或“焰心”)温度最高,原因是______________;熄灭酒精灯的方法是______________。
(2)检验灼烧过程中产生的新物质。
①根据资料提示可判断:石灰石灼烧后的固体中含有氧化钙。
②设计实验方案进行验证。
(3)若石灰石不完全灼烧,则此时的固体成分至少有______________。
【题型3】二氧化碳性质的探究
【典型例题】为探究二氧化碳的性质设计了如下图所示的实验装置。下列说法正确的是(  )
A.两支蜡烛同时熄灭,可证明二氧化碳不支持燃烧
B.对比两朵石蕊纸花变色的现象可得出CO2能与水反应
C.用热吹风机烘干湿润的石蕊纸花,纸花颜色不变
D. 向塑料瓶中倒入澄清石灰水,发生反应的化学方程式为: CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
【举一反三1】如图所示有关二氧化碳的实验中,只能证明二氧化碳物理性质的是(  )
A.
B.
C.
D.
【举一反三2】某兴趣小组用图示装置探究CO2的性质,下列说法不正确的是(  )
A.1号和3号纸花不变色,2号和4号纸花变色
B.上端燃着的木条先熄灭,下端燃着的木条后熄灭
C.对比3号和4号的现象可知,CO2与水发生化学反应
D.对比2号和4号的现象可知,CO2的密度比空气大
【举一反三3】某同学利用如图装置探究二氧化碳的相关性质。集气瓶中的现象是        ,烧杯中的蜡烛由低到高依次熄灭,体现了二氧化碳的化学性质是          。
【举一反三4】实验是进行科学探究的重要方式。请根据下图回答问题。
(1)用图A所示装置在空气中点燃氢气,产生     的火焰,烧杯内壁有     。
(2)用图B所示装置,将二氯化碳缓缓通入竖直放置的玻璃管中能观察到    (填“甲”或“乙”)燃着的木条先熄灭。通过此现象可得出二氯化碳的性质     。
(3)用图C所示装置,向充满二氧化碳且气密性良好的软塑料瓶中,加入体积约为塑料瓶容积1/3的蒸馏水,旋紧瓶盖后充分振荡,观察到    现象,说明二氯化碳能溶于水。
(4)用图D所示装置挤压滴管的胶帽,使澄清石灰水滴入烧瓶,振荡烧瓶,观察到的现象为     ,石灰水变浑浊。烧瓶中主要发生反应的文字表达式为      。
【举一反三5】用如图装置研究CO2的性质。
(1)观察到蜡烛由低到高依次熄灭,由此得出的结论是      。
(2)观察到干燥石蕊纸花不变色,湿润石蕊纸花变红。纸花变红的原因是    。
【题型4】二氧化碳的物理性质
【典型例题】如图,杠杆已调至平衡。向集气瓶内缓慢通入一定量的CO2气体,稍后再倒入Ca(OH)2溶液(液面不接触乒乓球)。下列说法正确的是(  )
A.通入CO2气体后,左端乒乓球下降
B.整个过程中乒乓球位置始终没有变化
C.倒入足量Ca(OH)2溶液后,杠杆逐渐恢复原状
D.其他条件不变,将CO2换成H2会产生同样现象
【举一反三1】下列关于二氧化碳的叙述错误的是(  )
A.相同条件下密度比空气大
B.不易溶于水
C.通常条件下是无色无味的气体
D.干冰易升华吸热
【举一反三2】下列实验方案不能达到实验目的的是(  )
A.A B.B C.C D.D
【举一反三3】化学是一门以实验为基础的学科,请根据下图所示实验回答问题。
(1)实验甲中红磷燃烧的现象为    ;实验结束后,打开弹簧夹,观察到烧杯中的水倒流入集气瓶,集气瓶内水平面上升约    。
(2)实验乙是验证质量守恒定律的实验,实验中观察到气球的变化是    ,实验时若取用红磷量不足,对实验的结果    (选填“有”或“没有”)影响。
(3)实验丙中,观察到    ,说明的密度比空气    (选填“大”或“小”)。
【举一反三4】常温常压下,1体积水最多能溶解0.7体积二氧化碳。如图甲所示,用烧瓶收集一瓶二氧化碳气体,连接压强传感器和一只装有20mL蒸馏水的注射器,迅速将注射器里的蒸馏水全部压入烧瓶中,测得压强变化曲线如图乙所示。
(1)BC段压强上升的原因是什么?
(2)CD段压强缓慢减小,之后进行了什么操作后,看到DE段压强明显减小?
(3)最终F点压强大于B点,请解释原因。
【题型5】二氧化碳的用途
【典型例题】物质的用途由性质决定,下列关于因果关系的判断不正确的是(  )
A.氧气具有助燃性——可作燃料
B.活性炭具有吸附性——可放在汽车内除异味
C.干冰升华吸热——用作制冷剂
D.稀有气体通电时发出不同颜色的光——用于制作霓虹灯
【举一反三1】化学课上,老师出了一个谜语:“她营造了云雾缭绕的仙境,她驱散了炎炎夏日的暑气,她奋不顾身扑向烈火,她带给大地勃勃生机……”谜语中所指的气体是(  )
A.氧气 B.二氧化碳 C.氮气 D.稀有气体
【举一反三2】二氧化碳是我们熟悉的气体之一,是绿色植物进行光合作用的原料之一,小美同学查阅到有关二氧化碳气体的资料如下:
①二氧化碳是一种无色无味的气体,密度比空气大;②镁条在二氧化碳中燃烧时,冒黑烟,发光,生成白色固体,③二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,④二氧化碳可用于灭火、人工增雨等。
以上叙述中:    是物理性质;    是化学性质;    是现象;    是用途。(均填序号)
【举一反三3】阅读短文,回答下列问题。
向天借“甘霖”
  人工增雨是缓解旱情的有效手段。要想实现人工增雨,首先得有合适的云层。一般来说,当云的厚度超过两千米、面积达到几十平方千米时,就具备了人工增雨的基本条件,晴空万里是不能实施人工增雨的。人工增雨一般采用飞机、火箭弹等,将碘化银(AgI)、干冰、液氮等增雨剂播撒在云层中,使水滴增大到一定程度,降落到地面,形成降水。简单来说就是通过人工干预的方法使水蒸气凝结成雨,其本质是对自然界降雨的必要条件进行补充。
  增雨剂中的碘化银有轻微毒性,但人工增雨所播撒的碘化银浓度极其微小,作业区域内水体或土壤中的浓度远低于世界卫生组织规定的浓度,因此,人工增雨不会污染环境。
(1)碘化银中碘元素的化合价是    。
(2)干冰用于人工增雨的原理是    。
(3)人工增雨不会污染环境,原因是    。

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